机械制造装备设计第三章 典型部件设计

第 三 章 典 型 部 件 设 计
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3.2.4 提高支承件结构性能的措施
3、提高热稳定性 主要方法有： 控制温升采用分离或隔绝热源方法。 采用热对称结构所谓热对称结构是指在 发生热变形时，其工件或刀具回转中心线 的位置基本保持不变，因而减小了对加工 精度的影响。 采用热补偿装置采用热补偿装置的基本 方法是在热变形的相反方向上采取措施， 产生相应的反方向热变形，使两者之间影 响互相抵消，减少综合热变形。
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3.2.2 支承件的结构设计
设计步骤 1、进行受力和变形分析。 2、初步决定其形状和尺寸。 3、进行验算。 4、修改、对比，选择最佳方案。
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3.2.2 支承件的结构设计
支承件的静力分析 中、小型机床：载荷以切削力为主。重量（工件、移动部 件）忽略不计。 如中型车床、铣床、钻床、加工中心等。 精密和高精度机床：载荷以移动件的重力和热应力为主。
滚动导轨：在两导轨面间装有球、滚子或滚针等滚动 元件，具有滚动摩擦的性质，广泛地应用于进给运动 导轨和旋转主运动导轨。
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3.3.1 导轨的功用和应满足的基本要求
开式导轨：在部件自重和外载作用下，导轨面在全长上 可以始终贴合的导轨。 闭式导轨：在较大的倾覆力矩时，部件自重不能使导轨面 贴合，必须用压板作为辅助导轨面保证主导轨面贴合 的导轨。
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C
轴
A轴 到更好的分析结果
（2）导轨选型
3.3 导轨设计
立柱导轨为THK的高速直线导 轨，该导轨和滑块间能无间隙 轻快地运动，可以获得很高的 行走精度和定位精度，且具有 较高的刚性，容许较大的负荷， 并能长期维持高精度，有出色 的高速性，维护保养非常简便。
（3）导轨装配
3.3 导轨设计
作为导轨的性能的最重要参数：直线 度，是必须保证的。在之前的机床导 轨安装中和多数导轨安装中，普遍采 用的是普通扳手来锁紧螺钉，这样每 个螺钉的所采用的拧紧力不确定，很 可能使得螺钉的受力不均匀，极易造 成导轨产生扭曲，形变。在优化横纵 过程中，改进了拧紧工具，通过扭矩 扳手以固定扭矩锁紧螺钉，使每个螺 钉受力均匀，不会产生形变，这样可 以有效提高导轨的直线度。
典
❖
能同时承受轴向力和径向力，但不能承受较大的颠覆力矩。
型 部
导向性比平面环形导轨好，但制造较难。
件
❖ 适用于承受一定径向载荷和颠覆力矩的场合。
设 计
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3.3.2 导轨的截面形状选择和导轨间隙的调整
（二）回转运动导轨的截面形状有三种： 平面环形、锥面环形和双锥面导轨
➢ 双锥面环形导轨 ❖ 能承受较大的径向力、轴向力和一定的颠覆力矩，但制造研
（2） 导轨面间的平行度公差 指一组导轨（如平导轨和V形导轨） 间的平行度 允许误差，它是用横向上的角值误差Δα 来表示 （图b）。
3.3 导轨设计
当滑板移动时，在横向1000mm宽度上的倾斜值h，其 比值h/1000mm ，即为其平行度误差（图a）。一般机 床导轨的平行度允许误差为0.02-0.05 mm/1000mm。
到加工零件的精度水平。而对于直
线导轨、滚珠丝杠结构的机床来说，

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4.1典型部件设计——主轴部件设计
主轴的传动形式（1）齿轮传动 轮齿的啮合传动，结构简单、紧凑；能传递较大的扭矩，适应变转速、变载荷工作。不足：线速度需<12~15m/s，且不如带传动平稳。（2）带传动 靠摩擦力传递动力。结构简单，皮带有弹性可吸振，传动平稳，噪声小；过载时打滑，具有过载保护作用。适用于中心距较大的两轴间传动。不足：传动速比不够准确。
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4.1典型部件设计——主轴部件设计
主轴的结构 取决于主轴上安装的刀具、夹具、工件、传动件、轴承的类型、数量、位置和安装定位方法。主轴前端形式 取决于机床的类型和安装夹具或刀具的形式 。通用机床已有标准化的形式。主轴整体结构 空心阶梯轴，外径从前端到尾部逐渐减小。
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4.1典型部件设计——主轴部件设计
主轴的选材依据：载荷类型、耐磨性、热处理方法。（1）普通机床主轴 采用45# 或60#优质结构钢。在主轴支承轴颈及装卡刀具的定位基面进行局部高频淬火，提高耐磨性，硬度为50~55HRC。（2）精密、大载荷、有冲击的机床主轴 采用中碳或低碳合金钢，如40Cr，20Cr。进行高频淬火或渗碳淬火，提高耐磨性，硬度52~65HRC。（3）主轴材料的攻关点 怎样减小高速、高效、高精密机床主轴的热变形、振动。 已诞生的新型材料有玻璃陶瓷材料。主轴的技术要求：① 主轴前后轴承轴颈的同轴度，② 锥孔相对于前后轴颈中心连接线的径向跳动，③ 定心轴颈及其定位轴肩相对于前后轴颈中心线径向和轴向跳动等。
两摩擦面完全由液体隔开的摩擦→理想→ｆ≈0.001～0.01
干、边界、液体摩擦并存→实际
→非液体摩擦
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4.1典型部件设计——主轴部件设计

汽车与交通工程学院 汽车工程系
3.1.1 对主轴组件的基本要求
1.旋转精度：主轴的旋转精度是指主轴在手动或低速、空载时，主轴 前端定位面的径向跳动、端面跳动和轴向窜动值。 主轴组件的旋转精度主要取决于主轴、轴承等的制造精度和装配质量。 工作转速下的旋转精度还与主轴转速、轴承的设计和性能以及主轴组件的
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电动机直接驱动方式
电动机转子轴就是主轴，电动机座就是机床主轴单元的壳体。主 轴单元大大简化了结构，有较宽的调速范围；有较大的驱动功率 和转矩；便于组织专业化生产。
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3.1.2主轴组件结构设计
（2）传动件位置的合理布置
3.1.2主轴组件结构设计
1、主轴组件的支承数目
多数机床的主轴采用前、后两个支承。 特点：结构简单，制造装配方便，容易保证精度。为提高主轴组 件的刚度，前后支承应消除间隙或预紧。
数控车床主轴组件
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1、主轴组件的支承数目 机床主轴采用三个支承，为提高刚度和抗振性。三支承方式对三支 承孔的同心度要求较高，制造装配较复杂。
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3.1.2主轴组件结构设计
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3.1.3主轴
1、主轴的构造 主轴一般为空心阶梯轴，前端径向尺寸大，中间径向尺
寸逐渐减小，尾部径向尺寸最小。主轴的前端型式取决
于机床类型和安装夹具或刀具的型式。主轴头部的形状 和尺寸已经标准化，应遵照标准进行设计。
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3.1.3主轴
3、主轴的技术要求，应根据机床精度标准有关项目制定。